МД Иванова А.Н. 2017 г. (1190666), страница 8
Текст из файла (страница 8)
АСГ при различной нагрузке и скольжении
Регулировочная характеристика при отрицательном значении скольжения проходит выше, чем полученная при положительном скольжении (когда частота вращения магнитного поля статора выше частоты вращения ротора).
4.4 Устойчивость систем электроснабжения с АСГ
Регулятор возбуждения АСГ содержит два канала регулирования: канал электромагнитного момента и канал напряжения или реактивной мощности. Сигналы этих каналов являются ортогональными составляющими вектора сигнала управления, который формируется в синхронной системе координат и далее при помощи преобразователя координат преобразуется в сигналы по осям обмоток возбуждения (d и q).
В канале электромагнитного момента используются обратные связи по углу поворота ротора δ, скольжению s и отклонению активной мощности генератора P. Канал обеспечивает также выравнивание токов обмоток возбуждения в установившихся режимах. Рабочее скольжение в нормальном установившемся режиме турбогенератора равно нулю, то есть турбогенератор работает с синхронной частотой вращения ротора. В переходных процессах скольжение отлично от нуля, и, согласно принятому закону регулирования, системой возбуждения создается составляющая электромагнитного момента, улучшающая динамические характеристики турбогенератора.
В канале напряжения формируется сигнал для управления реактивной мощностью Q или напряжением U генератора. Регулятор возбуждения позволяет осуществлять практически раздельное управление электромагнитным моментом и напряжением в установившихся и переходных режимах. Вследствие независимости регулирования по каналам процесс регулирования напряжения имеет электромагнитный характер, не связан с электромагнитным моментом, скольжением, угловым положением ротора и является всегда устойчивым, поэтому статическая устойчивость определяется устойчивостью электромеханических процессов. Необходимый запас статической устойчивости обеспечивается в области, которая ограничивается только допустимыми токами обмоток статора и ротора. Регулирование реактивной мощности (или напряжения) в АС-турбогенераторах производится электромагнитным путем, а в синхронных этот процесс носит электромеханический характер, поэтому процесс регулирования напряжения в АС-турбогенераторах протекает быстрее.
В динамических режимах, связанных с авариями в энергосистеме, преимущества АС-турбогенераторов перед синхронными обусловлены возможностью управления углом нагрузки независимо от угла поворота ротора. АРВ осуществляет при необходимости поворот результирующего вектора поля возбуждения так, чтобы обеспечить максимальное значение электромагнитного ускоряющего (тормозящего) момента и погасить колебания ротора [19]. На рисунке 4.12 приведена угловая характеристика АСГ с фазовой форсировкой возбуждения.
Для обеспечения динамической динамической устойчивости площадка торможения 
должна превышать площадку ускорения 
[24]:
. (4.29)
Для обеспечения этого условия отключение синхронного генератора должно произойти до того, как угол отключения 
превысит предельный угол отключения 
:
(4.30)
Рисунок 4.12 – Угловая характеристика АСГ
В случае возмущения в системе электроснабжения, характеристика нормального режима 
снижается (кривая 
), а характеристика послеаварийного режима (кривая 
) находится ниже характеристики исходного режима. В случае применения фазовой форсировки АСГ характеристика послеаварийного режима(кривая 
), и критический угол 
сдвинутся, площадка торможения возрастет, что обеспечит устойчивость перехода АСГ [25, 26].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В рамках выпускной квалификационной работы был исследован асинхронизированный синхронный генератор.
Для проведения исследования без материального воплощения нам был выбран программный комплекс MalLab – интерактивная программа для инженерных и научных расчетов, ориентированная на работу с массивами (векторами и матрицами) данных. Выбор обусловлен рядом достоинств системы таких как: простота языка программирования; открытость; возможность расширения; большой набор доступных процедур и функций, необходимых для осуществления сложных численных расчетов, возможность исленного интегрирования дифференциальных и разностных уравнений.
Для наглядности, упорядоченности и структурированности графического представление модели машины в расширении MalLab Simulink она построена из отдельных блоков, соединяемых между собой сигналами. Блоки в дальнейшем объединяется в подсистему. Каждый блок имеет входные и выходные параметры, математическая зависимость между которыми и состоянием блока определена системой дифференциальных уравнений уравнения Парка-Горева.
Имитационная модель генератора состоит и следующих блоков: блоки преобразования координат; расчета потокосцеплений обмоток статора и ротора; блок определения токов обмоток статора и ротора; блоки расчета мощностей машины.
В работе выведены уравнения асинхронизированного синхронного генератора связывающие напряжения и токи генератора для установившегося режима, получены при задании параметров машины и нагрузки, характеристики статических режимов работы машины.
В ходе работы были построены внешняя и регулировочная характеристика машины при различном характере нагрузке и скольжении (в том числе и для 
, что соответствует работе в режиме синхронного генератора) из полученных характеристик видно:
Внешняя характеристика с отрицательным скольжением проходит выше остальных, таким образом в этом режиме увеличение тока нагрузки влечет меньшее падение напряжения.
Характеристика убывает в случае активной и индуктивной нагрузке. Увеличение тока нагрузки способствует уменьшению напряжения на выводах генератора, вследствие падения напряжения на внутреннем сопротивлении машины и влияния поперечной реакции якоря. При индуктивной нагрузке, размагничивающего действия продольной реакции якоря более выраженное, характеристика проходит ниже.
При емкостной нагрузке увеличение тока наоборот способствует возрастанию напряжения, так как реакция якоря подмагничивающая.
Для асинхронизированного синхронного генератора характеристики более жесткие, чем для синхронного генератора – изменение тока нагрузки вызывает изменение напряжения в меньшей мере.
Из регулировочных характеристик видно, что при активной и индуктивной нагрузке МДС статора носит размагничивающий характер и для поддержания заданного напряжения требуется повышать ток возбуждения. При индуктивной нагрузке размагничивающее действие более выраженное, регулировочная характеристика проходит выше. При емкостной нагрузке с ростом тока якоря ток возбуждения снижается. Регулировочная характеристика для асинхронизированного генератора также более жесткая, чем для синхронного генератора (из-за электромагнитной мощности возбуждения при переменном токе).
Асинхронизированный синхронный генератор обеспечивает более эффективное регулирование напряжения в системах электроснабжения и позволяет:
– расширить диапазон регулирования реактивной мощности;
– снизить затраты на компенсирующие устройства;
– получать более стабильные параметры выходного напряжения при переменном источнике энергии;
– повысить пределы динамической и статической устойчивости на электростанциях, обеспечить более надёжное функционирование в аварийных режимах;
– обеспечить быстродействие регулирования напряжения, что также способствует поддержанию устойчивости параллельно работающих генераторов.
– разгрузить синхронные генераторы при параллельной установке с асинхронизированным генератором на электростанции, что способствует увеличению КПД электростанции за счет оптимизации загрузки по реактивной мощности;
Стоит также отметить, недостатки асинхронизированных генераторов:
– потребность в усложнении конструкции и соответствующем удорожании машины (в среднем на 25 %);
– сложность системы возбуждения
Несмотря на приведенные недостатки, ввиду большого количества положительных свойств, в практическом применении асинхронизированный генератор может составить достойную конкуренцию синхронным генераторам и представляет интерес, как и для генерирующих компаний, благодаря повышению надёжности эксплуатации; сетевых компаний – в целях минимизации потерь и снижения затрат на установку компенсирующих устройств, а также системныго оператора, как устройство с широкими регулировочными возможностями по реактивной мощности (напряжению) и по повышению уровня устойчивости энергосистемы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока [Текст]: Учеб. пособие для студентов вузов. – М.: Высш. школа, 1982. – 272 с., ил.
2. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей [Текст]: Под ред. Л.Г. Мамиконянца. – 4-е изд., переработ. Н доп. – М. Энергоатомиздат, 1984. – 240 с., нл.
3. Данилевич Я.Б., Богуславский И.З. Асинхронизированные синхронные генераторы для ветростанций и малых ГЭС [Текст]: ISJAEE № 7(15), 2004, с. 9-21.
4. Постников И.М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин [Текст]: Учебник для вузов, изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Высш. школа», 1975.
5. Ботвинник М.М. Асинхронизированная синхронная машина основы теории [Текст]: Госэнергоатомиздат М., 1960.
6. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синхронные машины [Текст]: М.: Энергоатомиздат, 1984. – 192 с., ил.
7. Мамиконянц Л.Г., Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синхронные генераторы: состояние, проблемы, перспективы [Текст]: Электричество, март 1994, с. 1 – 10.
8. Цапенко В.Н., Ежова Е.В. Исследование рабочих параметров асинхронизированных турбогенераторов с помощью систем компьютерного моделирования [Текст]: 2010, с. 576 – 580.
9. Ботвинник М.М. Шакарян Ю.Г. Управляемая машина переменного тока [Текст]: Изд-во «Наука», 1969 г., стр. 140.
10 Сипайлов Г.А. Электрические машины (специальный курс) [Текст]: Учеб. Для вузов по спец. «Электрические машины»/ Г.А. Сипайлов, Е.В. Кононенко, К.А. Хорьков – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк., 1987. – 287 с.: ил.
11 Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах[Текст]: Учеб. для электроэнерг. спец. вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1985. – 536 с., ил.
12 Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока [Текст]: М. – Л., Госэнергоиздат, 1963, 744 стр., с рис., 621.13.3.
13 Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам [Текст]: В 2 т.Т.2/ С 74 Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 688 с.: ил.
14 Лазарев Ю.Ф. Начало программирования в среде MatLab [Текст]: Учебное пособие. – К.: НТУУ «КПИ», 2003. – 424 с.
15 Гаспарян О.Н. MatLab Учебное пособие Армения [Текст]: издательский центр ГИУА, 2005. – 143 с.
16 Якубов В.П. Разработка и моделирование цифровых устройств средствами MatLab/Simulink [Текст]: Учебно-методическое пособие Томск: издательский центр ТГУ, 2013. – 46 с.
17 Брылина, О.Г. Многозонные развертывающие преобразователи для систем управления электроприводами [Текст]: учебное пособие к лабораторным работам/ О.Г. Брылина, Л.И. Цытович. – Челябинск: издательский центр ЮУрГУ, 2010. – 120 с.
18 Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab. SimPowerSistems и Simulink. [Текст]: М. ДМК Пресс, 2007. – 288 с., ил. (серия «Проектирование»).
19 Лабунец И.А., Шакарян Ю.Г., Зинаков В.Е. Опыт эксплуатации и перспективы применения в энергосистемах России мощных асинхронизированных турбогенераторов [Текст]: Состояние и перспекивы Электро 2/2005 стр. 9 – 16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
